GPS接收机工作原理

GPS接收机主要由 1、GPS接收机天线单元；2、GPS接收机主机单元；3、电源三部分组成。

接收机主机由变频器、信号通道、微处理器、存贮器及显示器组成（见图4-8）。

1.GPS接收机天线

GPS接收机电路图

电特性前置器输入： 接收非接触式3300 htps16mm电涡流探头和延伸电缆的信号电源： 要求-19.6vdc至-26vdc，电流最大为12ma。2、接收部分： 接收部分为二次变频超外差方式，从天线输入的信号经过收发转换电路和带通滤波器后进行射频放大，在经过带通滤波器，进入一混频，将来自射频的放大信号与来自锁相环频率合成器电路的第一本振信号在第一混频器处混频并生成第一中频信号。对于放大后的信号，我们需要对它进行调制，最简单的便是用手台，但手台的选型非常重要，我们需要选全频段的手台，至少能够在接收137.7m的情况下，可采用wfm接收模式（由卫星的信号调制方式决定），带宽至少达到卫星下行信号带宽要求，一般为几十khz。

——天线与前置放大器应密封一体，以保障其正常工作，减少信号损失；

——能够接收来自任何方向的卫星信号，不产生死角；

——有防护与屏蔽多路径疚的措施；

——天线的相位中心保持高度的稳定，并与其几何中心昼一致。

GPS接收机天线有下列几种类型：

(1)单板天线

这种天线结构简单、体积较小，需要安装在一块基板上，属单频天线。

(2)四螺旋形天线

四螺旋形天线是由四条金属管线绕制而成，底部有一块金属掏板。这种天线频带寒风，全圆极化性能好，可捕捉低高度角卫星。缺点是不能进行双频接收，抗震性差，常用作导航型接收机天线。

(3)微带天线

微带天线图

频率组合 锁相环频率合成额定电压 dc7.4记忆频道 99个频道天线配置 橡胶天线天线阻抗 50欧工作方式 同频单工或异频单工接地方法 负极外型尺寸 89*53*29mm发射部分输出功率:4w调制方法 调频(f3e)最大频偏 ≤。外观方面，iphone7红色特别版采用圆融的金属机身设计，正面配备2.5d弧形玻璃，固态压感圆形指纹home键gps天线工作原理，背面则采用了简约的弧形天线设计，颜值高。苹果iphone 4采用了棱角分明的全平面后盖，同时机身左侧的音量键转为分离式设计而变为了两个圆形，另外机身上的电源、静音等按钮以及侧边框全部采用了金属材质打造，机身金属边框则是整个手机的天线，左侧部分为蓝牙、wi-fi和gps天线，右侧则是wcdma和gsm信号天线。

(4)锥形天线

乏 淼 l ～ …／， 7_—、、、‘ 即＼．上焱．／ a 基本结构 b 方向图 图1．13圆锥味gna．n具有台阶的介质透镜1．3．4阵列天线 考虑上述高功率微波天线的不足，李相强等提出了一种高功率径向线阵列天线【38训】，采用螺旋天线作为辐射单元，采用径向波导作为馈电系统，并形成同心圆环型的阵列天线布局。然后提出了一种将短螺旋天线、背腔和单元级密封介质罩相结合的高功率辐射单元方案，并通过数值仿真对高功率辐射单元进行了分析和初步设计。螺旋锥齿轮用来传递相交轴之间定传动比的回转运动,广泛用于直升机的减速传动系统中.螺旋锥齿轮具有承载能力高、运动平稳性好、噪音低和振动小等优点.由于螺旋锥齿轮结构复杂,工艺性强,以往对其研究主要集中在工程实际中.随着齿轮啮合原理的研究及其应用,以及电子计算机技术和工程数学的发展,使得对螺旋锥齿轮进行啮合过程中精确的动力特性研究及接触分析成为可能.该文提出了一种关于螺旋锥齿轮齿面造型的计算分析方法.该方法采用螺旋锥齿轮设计的基本参数、机械加工运动参数和加工的几何参数,结合齿轮啮合原理、空间相错轴相对运动原理、空间啮合几何学和空间坐标变换,对螺旋锥齿面进行数学建模,利用数值微分方法求解非线性方程组.编制了确定螺旋锥齿轮齿面坐标的计算程序bevel.该文采用该方法,并结合工程实际对某直升机减速器的一对螺旋锥齿轮副进行了造型计算分析.该文的螺旋锥齿轮三维造型可以提供给有限元系统进行结构强振动分析.这种分析方法还可以用于螺旋锥齿轮的工艺调整检查.螺旋锥齿轮三维造型为螺旋锥齿轮的深入研究提供了基础,加速了螺旋锥齿轮传动设计技术和制造技术的发展,为降低直升机传动系统重量、提高其工作的可靠性提供了良好条件.。

GPS天线接收来自20000km高空的卫星信号很弱，信号电平只有-50~-180dB;输入功率信噪比为S/N=-30dB。即信号源淹没在噪声中。为了提高信号强度，一般在天线后端设有前置放大器。对于双频接收机设有两路前置放大器以养活带宽，控制外来信号干扰，也防止f1,f2信号干扰。大部分 GPS天线都与前置放大器结合在一起，但也有些导航型接收机为减少天线重量、便于安置、避免雷电事故，而将天线和前置放大器分开。

2.接收机主机

(1)变频器及中频接收放大器

经过GPS前置放大器的信号仍然很微弱，为了使接收机通道得到稳定的高增益，并且使L频段的射频信号变成低频信号，必须采用变频器。

(2)信号通道

信号通道是接收机的核心部分，GPS信号通道是硬软件结合的电路。不同类型的接收机其通道是不同的。

而本文的cs专指110度卫星上的cs节目(即csl10系统)，并非泛指124／128卫星上的cs节目，二者是有区别的，尽管都是采用12g信号，110度卫星上采用圆极化广播，isdb—s格式，而124／128卫星上采用线极化广播，dvb—s／s2格式，且智能卡也不一样，而我们这里所说的三波接收机或卡，都是采用统一的b—cas智能卡gps天线工作原理，这一点比国内好多了，国内系统则是各自为政，真是战国时代，百家争鸣啊。图3为相位完全匹配的差动信号，图4为一对高频缆线中的一条缆线出现相位差，图5则显示完全匹配与相位不匹配信号的差异，这样的差异可能会造成高速数字信号在传输信号时造成信号误判，或是眼图的眼开、眼高不符合规范。技术方面：铱星有66颗卫星覆盖全球包括地球的南北极，海事卫星和欧星是静止轨道的卫星，也就是同步卫星，位于赤道的上空，信号方面：由于海事卫星和欧星是静止轨道的卫星，那么好处就是只要卫星手机有信号那么就永远有信号，因为卫星相对于地球是静止的，同样如过海事卫星手机现在没信号，那么就永远没信号，铱星则不同，铱星是运动的卫星，原则上设计的是在开阔的地方能同时有2-3颗卫星可以用，但是由于是低轨卫星那么卫星很容易被建筑物遮挡，但是在有些情况下暂时没有信号等卫星转过来时就可以有信号了，就算是有信号可能在同一个地方通话的时候切换卫星，就有可能”掉线“.。

通道的电路原理图

从卫星接收到的信号是扩频的调制信号，所以要经过解扩、解调才能得到导航电文。为了达到此目的，在相关通道电路中设有伪码相位跟踪环和载波相位跟踪环。

(3)存贮器

接收机内设有存贮器或存贮卡以存贮卫星星历、卫星历书、接收机采集到的码相位伪距观测值、载波相位观测值及多普勒频移。目前，GPS接收机都装有半导体存贮器（简称内存），接收机内存数据可以通过数据口传到微机上，以便进行数据处理和数据保存。在存贮器内还装有多种工作软件，如：自测试软件；卫星预报软件；导航电文解码软件；GPS单点定位软件等。

(4)微处理器

微处理器是GPS接收机工作的灵魂，GPS接收机工作都是在微机指令统一协同下进行的。其离要工作步骤为：

①接收机开机后首先对整个接收机工作善进行自检，并测定、校正、存贮各通道的时延值。

十三五期间，将加快现代测绘基准体系建设，完成卫星导航定位基准站的北斗化升级改造，统筹建成2500个以上站点规模的全国卫星导航定位基准站网，实现我国地心坐标框架的动态维持与更新，形成覆盖全国的分米级实时位置服务能力，全面提升基准和位置服务水平。为提高定位精度，普遍采用差分gps(dgps)技术，建立基准站(差分台)进行gps观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。水平位移计算，可采用直接由两周期观测方向值之差解算坐标变化量的方向差交会法，亦可采用按每周期计算观测点坐标值，再以坐标差计算水平位移的方法。

③根据机内存贮的卫星历书和测站近似位置，计算所有在轨卫星卫星升降时间、方位和高度角。

④根据预先设置的航路点坐标和单点定位测站位置计算导航的参数航偏距、航偏角、航行速度等。

⑤接收用户输入信号，如：测站名，测站号，作业员姓名，天线高，气象参数等。

(5)显示器

GPS接收机都有液晶显示屏以提供GPS接收机工作信息。并配有一个控制键盘。用户可通过键盘控制接收机工作，对于导航接收机，有的还配有大显示屏，在屏幕上直接显示导航的信息甚至显示数字地图。

3.电源

GPS接收机电源有两种，一种为内电源，一般采用锂电池，主要用于RAM存贮器供电，以防止数据丢失。另一种为外接电源，这种电源常用可充电的12V直流镉镍电池组，或采用汽车电瓶。当用交流电时，要经过稳压电源或专用电流交换器。

  gpsgps卫星用卫星用l l波段两种频率的波（波段两种频率的波（1575.42mhz1575.42mhz和和1227.6mhz1227.6mhz） 向用户发射导航定位信号， 同时接收地面发送的导导航定位信号， 同时接收地面发送的导航电文以及调度命令。车载卫星天线接收就是接收卫星传送的电视信号,只要在卫星信号有效覆盖区内,都可以有效地接收,是真正的无缝链接,这就是卫星电视的移动接收.接收卫星电视节目是一种享受,移动卫星电视接收更是最高的追求,试想一下,无论走到哪里,无论坐在车上还是船上,都能收看到实时播出的电视节目,那是多么惬意的事情啊.移动接收中天线是相对”固定”的,这是相对于接收卫星而言的,必须时刻对准卫星,才能接收到卫星电视信号,否则什么也收不到.。c波段和ku波段在同一卫星电视时,可以采用c／ku复合高频头同时接收,用切换器切换后,引入卫星接收机,这已属多星接收范围.此时的卫星电视天线应相应大些,如原用1.5m的c波段天线,若采用复合头,则选1.8m为好.当然c波段正馈天线也可用于ku波段接收,而ku波段偏馈天线也可接收c波段节目,这里也有一定技巧,限于篇幅,不再多述.。

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